叶片挤出机固体物料的压实过程及机理研究

作     者：蔡思琦 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：瞿金平

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：叶片挤出机 固体物料 固体输送 压实 

摘      要：挤出成型是聚合物成型加工的重要方法之一。目前,挤出成型设备普遍采用的是螺杆挤出机,而传统的螺杆挤出机是基于剪切流场的塑化输运设备,其塑化输运方式普遍存在物料所经历的热机械历程长、能耗高、设备结构庞大、对物料依赖性强等缺陷。华南理工大学瞿金平教授最新研制的叶片挤出机,其塑化输运过程主要由拉伸流场支配,可以很好地解决上述问题。叶片挤出机的发明,是聚合物成型加工设备的一大创新,其理论与传统的挤出理论大不相同。 本文主要研究叶片挤出机固体物料的压实过程及其机理。基于叶片挤出机的结构及技术特点,建立了两叶片间固体物料的压实模型并得到了解析解,同时对理论模型的一些参数进行模拟计算,得到了这些参数与物料压力之间的关系,然后通过自行设计的可视化固体物料压实实验装置,深入研究固体物料的压实过程。 最后,设计不同的实验方案,通过改变温度、偏心距、出料口、不同物料和转速等,分析这些因素对固体物料压实的影响。研究结果表明:理论和实验具有较好的一致性,温度的上升会大大降低固体物料所受的压力;偏心距的上升则会增大固体物料所受到的压力;出料口开设越大,固体物料所建立的压力越小;结晶型物料比非结晶型物料的压缩率要低;低转速下,压力会随着转速的提高而上升,但在高转速下,提高转速时压力变化不明显。 本文所提出的叶片挤出机两叶片间固体压实理论模型,以及总结出的叶片结构参数和各工艺参数对压力的影响规律,为掌握基于拉伸流变的聚合物固体输送过程的规律,指导叶片挤出机的设计以及生产实践提供了重要的理论依据。